Лист бумаги почти ничего не весит, но если сложить сто листов в стопку, получится уже ощутимая пачка. Примерно так же поступили с материалом, который отлично умеет превращать один цвет света в другой, но только пока он толщиной в один атом. Один слой — как один лист: работает красиво, но слишком тонко, чтобы дать много света.
Учёные взяли дисульфид молибдена — вещество, которое в виде монослоя славится сильным нелинейным откликом. Это значит, что оно может взять два фотона невидимого инфракрасного света и сложить их в один фотон видимого. Но один атомарный слой поглощает и излучает слишком мало. Тогда слои сложили стопкой, проложив между ними органические молекулы, чтобы слои не мешали друг другу электрически, но свет складывали вместе. Получилась плёнка толщиной всего 100 нанометров — в тысячу раз тоньше человеческого волоса.
Стопка работает как хор: каждый слой поёт свою ноту, и голоса складываются в громкий аккорд. Яркость растёт почти как квадрат числа слоёв. Это позволило превращать инфракрасный свет с длиной волны около 3000 нанометров в видимый зелёный или синий. Такой преобразователь можно нанести на любой чип или линзу — и получить компактный прибор для распознавания молекул по их инфракрасным «отпечаткам».
Толщина плёнки — 100 нанометров. Если увеличить её до толщины листа бумаги, стопка содержала бы около миллиона слоёв дисульфида молибдена.